tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư bình hưng công suất 750m3 ngày.đêm

DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1: Quy hoạch tổng thể mặt bằng khu dân cư Bình Hưng Hình 3.1: Sơ đồ phân loại song chắn rác Hình 3.8: Vật liệu lọc sử dụng trong bể sinh học hiếu khí Hình 3.9: S

Trải qua thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, em có dịp ôn lại những kiến thức cũ đồng thời học được những kiến thức mới Những kiến thức có được ngày hôm nay là nhờ thầy cô trong trường đã truyền thụ cho em

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp em gặp không ít những khó khăn Tuy nhiên với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Đặng Viết Hùng đã giúp em hoàn thành được đồ án đúng thời hạn Em xin gởi lời cám ơn đến thầy Đặng Viết Hùng

đã tận tình hướng dẫn trong quá trình thực hiện

Em xin chân thành gởi lời cám ơn đến ban giám hiệu trường và quý thầy cô trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM đã chỉ dẫn em trong những năm tháng học tại trường

Em xin gởi lời cám ơn đến cha mẹ, gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ

về vật chất lẫn tinh thần trong những năm tháng học tại trường

Trong quá trình thực hiện đồ án không sao tránh khỏi những thiếu sót, em rất cảm ơn các nhận xét, đóng góp ý kiến của quý thầy cô để đề tài của em được tốt hơn

TP Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2012

Sinh viên

VÕ VĂN THẠNH

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH SÁCH BẢNG BIỂU 3

DANH SÁCH HÌNH VẼ……… 4

DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT……… 5

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 6

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 6

1.2 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN 7

1.3 NỘI DUNG LUẬN VĂN 7

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG 8

2.1 MỤC TIÊU CÔNG TRÌNH KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG 8

2.2 CÔNG TRÌNH KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG 9

2.2.1 Vị trí địa lý 9

2.2.2 Diện tích, dân số và giao thông 10

2.2.3 Điều kiện tự nhiên 10

2.2.4 Điều kiện kinh tế - xã hội 10

2.3 TỔNG QUAN NƯỚC THẢI SINH HOẠT KDC BÌNH HƯNG 11

2.3.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt 11

2.3.2 Nước thải sinh hoạt khu dân cư Bình Hưng 16

CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 17

3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY 17

3.1.1 Xử lý bằng phương pháp cơ học 17

3.1.2 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý 22

3.1.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 25

3.1.4 Một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng biện pháp sinh học áp dụng hiện nay 27

3.2 SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 36

3.3 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ TRONG THỰC TẾ 37

3.3.1 Hệ thống xử lý nước thải công ty DONA – VICTOR 37

3.3.2 Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Khu dân cư Phước Thiền 38

CHƯƠNG IV: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 40

4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 41

4.1.1 Yêu cầu xử lý 42

4.1.2 Các thông số thiết kế 42

4.1.3 Mức độ cần thiết xử lý nước thải 43

4.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 44

4.2.1 Phương án 1: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ FBR 44

4.2.2 Phương án 2: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 46

4.3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 47

4.4 LÝ LUẬN LỰA CHỌN CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 48

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ 49

5.1 CÁC SỐ LIỆU VỀ LƯU LƯỢNG 49

5.2 TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 49

5.2.1 Song chắn rác 49

5.2.2 Hầm tiếp nhận 50

5.2.3 Song chắn rác tinh 52

5.2.4 Bể điều hòa 52

5.2.5 Bể lắng I 56

61

5.2.7 Bể lắng II 72

5.2.8 Bể khử trùng 76

5.2.9 Bể chứa bùn 79

5.2.10 Bể nén bùn 80

5.2.11 Thiết bị nén ép bùn 83

CHƯƠNG VI: QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 87

6.1 ĐƯA HỆ THỐNG VÀO HOẠT ĐỘNG 87

6.1.1 Vận hành giai đoạn khởi động thích nghi 87

6.1.2 Vận hành trong giai đoạn duy trì ổn định 88

6.2 VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ 89

6.2.1 Lắp đặt đường ống kỹ thuật 89

6.2.2 Hướng dẫn vận hành ở chế độ khởi động hệ thống 89

6.2.3 Biện pháp đảm bảo hệ thống hoạt động có hiệu suất cao 89

6.2.4 An toàn lao động, PCCC trong công tác vận hành hệ thống xử lý nước thải 89 6.3 HƯỚNG DẪN PHA HÓA CHẤT 90

6.4 HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ 90

CHƯƠNG VII: KHAI TOÁN GIÁ THÀNH XỬ LÝ 92

7.1 CHI PHÍ ĐẦU TƯ 92

7.1.1 Chi phí xây dựng 92

7.1.2 Chi phí thiết bị 93

7.2 CHI PHÍ VẬN HÀNH 95

7.2.1 Chi phí nhân công 95

7.2.2 Chi phí điện năng 96

7.3 CHI PHÍ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 97

CHƯƠNG VIII: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98

KẾT LUẬN 98

KIẾN NGHỊ 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC A BẢNG QCVN14:2008/BTNMT 92

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng nước sinh hoạt chưa xử lý:

Bảng 2.2: Thông số ô nhiễm nước sinh hoạt KDC Phong Phú, xã Bình Hưng

Bảng 3.1: Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải

Bảng 3.2: Áp dụng các quá trình hóa học trong xử lý nước thải

Bảng 4.1: Thông số nước thải đầu vào khu dân cư Bình Hưng

Bảng 4.1: Thông số nước thải đầu vào khu dân cư Bình Hưng

Bảng 5.1: Các thông số của bơm chìm Model DW VOX 200

Bảng 5.2: Các thông số thiết kế hầm tiếp nhận

Bảng 5.3: Thông số hoạt động máy lược rác tinh 60S ShinMayWa

Bảng 5.4: Các thông số của bơm chìm Model DW VOX 200

Bảng 5.5: Thông số máy thổi khí chìm Submersible Jet Aerators

Bảng 5.6: Các thông số của bơm chìm Model DW VOX 200

Bảng 5.7: Các thông số thiết kế bể điều hòa

Bảng 5.8: Các thông số của bơm chìm Model DW VOX 100

Bảng 5.11: Các thông số của bơm ly tâm trục ngang

Bảng 5.18: Thông số thiết kế bể bùn hoạt tính

Bảng 5.19: Đặc tính khử nước của thiết bị ép bùn dây đai

Bảng 5.20: Thông số máy ép bùn Yuanchan Model TD2 – 100

Bảng 5.21: Bơm định lượng Doseuro

Bảng 5.22: Bồn chứa nước đứng Đại Thành

Bảng 5.23: Thông số thiết kế bể chứa nước sạch

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 2.1: Quy hoạch tổng thể mặt bằng khu dân cư Bình Hưng

Hình 3.1: Sơ đồ phân loại song chắn rác

Hình 3.8: Vật liệu lọc sử dụng trong bể sinh học hiếu khí

Hình 3.9: Sơ đồ đĩa quay sinh học tiếp xúc

Hình 3.10: Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật

Hình 3.11: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Dona – Victor

Hình 3.12: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt khu dân cư Phước Thiền

DANH SÁCH KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD Nhu cầu oxy sinh hóa

COD Nhu cầu oxy hóa học

DO Oxy hòa tan

SS Chất rắn lơ lửng

MLSS Tổng chất rắn lơ lửng trong hệ bùn lỏng

MLVSS Tổng chất rắn bay hơi trong hệ bùn lỏng

N-NH4+ Nitơ Amoni

N-NO3 Nitơ Nitrat

TNK Tổng Nitơ trong nước thải

VSS Chất rắn lơ lửng bay hơi

SRT Thời gian lưu bùn

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

NTSH Nước thải sinh hoạt

KDC Khu dân cư

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.2 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

1.3 NỘI DUNG LUẬN VĂN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, Việt Nam đã gia nhập WTO và đang trên đà phát triển trở thành nước công nghiệp Trên con đường phát triển công nghiệp đô thị cuộc sống con người cũng trở nên tốt đẹp hơn cách sống con người sống cũng tiến bộ hơn Theo kế hoạch chỉnh trang đô thị của nhà nước thì các căn hộ ổ chuột dần nhường chỗ cho những khu trung

cư cao tầng là điều tất yếu, đảm bảo nhu cầu an sinh của người dân Các khu dân cư được hình thành tại các quận, huyện như: quận 7, quận 8, quận 12, Bình Chánh… đang đáp ứng nhu cầu cần thiết về chỗ ở của người dân và là bước đầu cho công cuộc tiến

bộ hóa cuộc sống người Việt Nam, được người dân nhiệt liệt hưởng ứng

Tuy nhiên, sự phát triển nào cũng gây những tác động và hệ lụy không mong muốn Sự gia tăng dân số, quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa diễn ra mạnh mẽ tạo ra nhu cầu sử dụng nước lớn trong khi nguồn nước trong thiên nhiên lại hạn chế dẫn đến sự thay đổi chất và lượng đối với tài nguyên nước

Thành phố Hồ Chí Minh với dân số hiện nay là 7165,2 nghìn người tăng 3,15%

so với 2008, mật độ dân số là 3419 người/km2 là mật độ dân số cao (Tổng cục thống

kê 2008: ww.gso.gov.vn); điều này đã gây ra sức ép rất lớn cho môi trường người dân sinh sống

Mỗi ngày, một người dân sử dụng trung bình khoảng 80 – 150 lít/người ngày (TCXD 33:2006) cho sinh hoạt, cho thấy lượng nước thải sinh hoạt thải ra là rất lớn

Tính đến đầu năm 2005, hằng ngày có khoảng 3.110.000m3 nước thải sinh hoạt

đô thị, bệnh viện và sản xuất xả trực tiếp vào nguồn nước mặt gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe cũng như gây tổn hại tới mỹ quan khu dân cư (Nguồn: Theo tính toán của TTKTMTĐT&KCN Đại học Xây dựng Hà Nội, 2005)

Theo kết quả quan trắc một số điểm trên các hệ thống sông chính cho thấy hầu hết các chỉ số đo đều vượt mức tiêu chuẩn cho phép: hàm lượng BOD5 và N – NH4+vượt tiêu chuẩn loại A 1,5 – 3 lần, hàm lượng TSS vượt 1,5 – 2,5 lần, chỉ số Coliform

(MPN/100ml) vượt 1,5 – 6 lần và một số điểm có biểu hiện ô nhiễm kim loại nặng và hóa chất bảo vệ thực vật…(Nguồn: Cục bảo vệ Môi Trường, Bộ Tài Nguyên và Môi Trường)

Ngoài ra, số ca mắc bệnh và tử vong do các bệnh có liên quan tới ô nhiễm nước năm 2003 rất đáng nói: Tả (343 người), Thương hàn (5.946 người, tử vong 2 người),

Lị (43.732 người, tử vong 6 người), Tiêu chảy (972.463 người, tử vong 10 người) (Nguồn niên giám thống kê y tế các năm từ 1990 đến 2003, Bộ Y tế)

Vì vậy, vấn đề nước thải các khu dân cư hiện nay trở thành vấn đề khá bức xúc cho xã hội

Khu dân cư Bình Hưng được hình thành để đáp ứng nhu cầu chỗ ở cho người dân ngoại thành và giảm tải cho môi trường sống trung tâm Tp.HCM Nhưng khu dân

cư Bình Hưng cũng gặp các vấn đề khó khăn về nước thải sinh hoạt như trên Do đó, việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư này là vấn đề cấp thiết cần giải quyết để bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khỏe người dân

1.2 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Khu dân cư Bình Hưng công suất 750m3/ngày đêm Yêu cầu xử lý nước thải sau khi xử lý được lấy mẫu và xét nghiệm phải đạt tiêu chuẩn loại QCVN 14:2008 mức A

1.3 NỘI DUNG LUẬN VĂN

- Thu thập số liệu, tài liệu về khu dân cư Bình Hưng quận 8, Tp.HCM và nguồn tiếp nhận nước thải sinh hoạt khu vực này

- Tổng quan các phương pháp và công nghệ xử lý

- Lựa chọn công nghệ trên cơ sở phù hợp với thành phần, tính chất, điều kiện mặt bằng, tiêu chuẩn xả thải, khả năng đầu tư…

- Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống

- Thực hiện các bản vẽ kĩ thuật cho các công trình đơn vị

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ KHU DÂN CƯ

BÌNH HƯNG

2.1 MỤC TIÊU CÔNG TRÌNH KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG

2.2 CÔNG TRÌNH KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG

2.3 TỔNG QUAN NƯỚC THẢI SINH HOẠT KDC BÌNH HƯNG

2.1 MỤC TIÊU CÔNG TRÌNH KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG

Nằm trong dự án và hướng phát triển quan trọng về phía Nam của TP.HCM nhằm giảm dân, di dời dân ở 2 bên tuyến đường Nguyễn Văn Linh bị giải tỏa do ách tắt về giao thông và cơ sở hạ tầng ở trung tâm nội thành Khu dân cư Bình Hưng được đầu tư xây dựng hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng xã hội nhằm cải thiện mỹ quan đô thị cũ, đồng thời giải quyết nhu cầu cho nhà ở cho 1866 hộ dân ở huyện Bình Chánh và phục

vụ dân trong khu vực giải tỏa để xây dựng tuyến đường Bắc Nhà Bè – Nam Bình Chánh Khu dân cư cũng được bố trí xen cài các công trình phụ như: Khu chợ, khu nhà trẻ, khu mẫu giáo và trường phổ thông cơ sở, hệ thống công viên cây xanh, khu thể dục thể thao

- Hình thức đầu tư: 100% vốn trong nước

- Tổng vốn đầu tư: 124.037.433.000 VNĐ

- Thời gian đầu tư: từ năm 1997 đến năm 2001

- Chủ đầu tư: Công ty cổ phần đầu tư xây dựng Bình Chánh

- Địa chỉ: 50 Kinh Dương Vương, phường An Lạc, quận Bình Tân, Tp.HCM

- Điện thoại: 0838.752.021

- Fax: (84.8) 3910.2377

2.2 CÔNG TRÌNH KHU DÂN CƯ BÌNH HƯNG

2.2.1 Vị trí địa lý

Hình 2.1: Quy hoạch tổng thể mặt bằng khu dân cư Bình Hưng

Khu dân cư Bình Hưng thuộc Ấp 1, Xã Bình Hưng, Huyện Bình Chánh, Thành Phố Hồ Chí Minh, có vị trí giáp ranh Quận 8, và Quốc Lộ 50, cách Thuận Kiều Plaza Quận 5 khoảng 4km với quy mô diện tích khoảng 379.940m2, vị trí nằm tại Xã Bình Hưng, Huyện Bình Chánh

- Phía Bắc: Giáp phường 6 quận 8

- Phía Nam: Giáp ấp 3 xã Bình Hưng

- Phía Đông: Giáp ấp 2 xã Bình Hưng (Quốc lộ 50)

- Phía Tây: Giáp khu dân cư ấp 5 xã Phong Phú

2.2.2 Diện tích, dân số và giao thông

Diện tích toàn khu: 379.940m2so với cơ cấu sử dụng đất

- Đất ở: 2,54ha (26,2%)

- Đất công trình công cộng: 2,62ha (10,3%)

- Đất giao thông: 9,59ha (26,2%)

Nhà ở: 1866 căn

- Biệt thự loại 1: 562 căn

- Biệt thự loại 2: 79 căn

• Độ ẩm không khí trung bình 80%

• Lượng mưa: trung bình hằng năm trong khoảng 1500mm, chia làm 2 mùa rõ rệt

- Mùa mưa: Từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 90% lượng mưa

- Mùa khô: Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, chiếm 10% lượng mưa

2.2.4 Điều kiện kinh tế - xã hội

• Giao thông: Tiếp giáp với Quốc lộ 50, đại lộ Đông Tây và đường vành đai

2

• Nguồn điện: Được cấp từ công ty điện lực Tp.HCM (chi nhánh Bình Chánh

• Nguồn nước: Khai thác nước ngầm 200m tại chỗ

• Thu nhập bình quân người dân: 48 triệu/người năm – 60 triệu/người năm

• Hệ thống thoát nước: KDC Hình Hưng có hệ thống thoát nước riêng được dẫn vào trạm xử lý và sau đó được tháo nước ra rạch Su

2.3 TỔNG QUAN NƯỚC THẢI SINH HOẠT KDC BÌNH HƯNG

2.3.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

2.3.1.1 Nguồn gốc và phân loại nước thải sinh hoạt

Các loại nước thải hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người: Tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Thường được thải ra từ các căn hộ cơ quan trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác

Lượng nước thải của khu dân cư phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước, tiêu chuẩn thoát nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước

Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào khả năng cấp nước của các nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có

Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn thoát nước cao hơn ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải tính trên đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn

Để tiện nghi cho việc lựa chọn phương pháp, dây chuyền công nghệ và tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, nước thải sinh hoạt được phân loại theo các dấu hiệu sau:

• Theo nguồn gốc hình thành:

Trong các hộ gia đình có thể có các loại nước thải sau đây:

- Nước thải phân

- Nước tiểu

- Nước tắm, giặt, rửa

- Nước thải nhà bếp

- Các loại nước thải khác…

Tuy nhiên để thuận tiện cho việc tái sử dụng và xử lý người ta chia chúng ra làm 3 loại:

- Nước thải không chứa phân, nước tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết

bị vệ sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt Loại nước thải này chủ yếu chứa chất lơ lửng, các chất tẩy giặt và thường gọi là “nước xám” Nồng độ chất hữu cơ trong loại nước thải này thường thấp hơn và khó phân hủy sinh học hơn Trong nước thải thường có chứa tạp chất vô cơ

- Nước thải chứa phân nước tiểu từ các khu vệ sinh (toilet) còn được gọi là

“nước đen” Trong nước thải thường tồn tại các chất gây bệnh và dễ gây mùi hôi thối Hàm lượng chất hữu cơ (BOD5) và các chất dinh dưỡng như nitơ, photpho cao Các loại nước này thường gây nguy hại tới sức khỏe và dề gây nhiễm bẩn nguồn nước mặt Tuy nhiên, chúng thích hợp với việc làm ra phân bón và tạo ra khí sinh học

- Nước thải nhà bếp chứa dầu mỡ và phế thải thực phẩm từ nhà bếp, máy rửa chén bát

Các loại có hàm lượng lớn các chất hữu cơ (BOD,COD) và các nguyên tố dinh dưỡng khác (nitơ và photpho) Các chất bẩn trong nước thải này dễ tạo ra khí sinh học

và dễ làm ra phân bón

Có khi người ta chia nhóm hai loại nước thải thứ 2 và thứ 3 lại thành một nhóm tên chung gọi là “nước đen”

• Theo đối tượng thoát nước:

- Nhóm nước thải hộ gia đình, khu dân cư

- Nhóm nước thải công trình công cộng, dịch vụ như nước thải bệnh viện, nước thải khách sạn, nước thải trường học, nước thải nhà ăn…

• Theo hệ thống thoát nước sẽ hình thành nên 2 loại nước thải:

- Nước thải có hệ thống thoát nước riêng: Nước thải từ các thiết bị vệ sinh được thu gom và vận chuyển về trạm xử lý theo tuyến cống riêng

- Nước thải có hệ thống thoát nước chung: Các loại nước thải sinh hoạt (nước xám và nước đen) cùng với nước mưa đợt đầu trong khu vực thoát nước được thu gom và vận chuyển theo đường ống nước chung về trạm

xử lý Trong một số trường hợp nước đen được xử lý sơ bộ tại chỗ qua các công trình như bể tách dầu mỡ, bể tự hoại sau đó dùng nước xám xả

Việc phân loại nước thải theo hệ thống thoát nước phụ thuộc vào đối tượng thoát nước, đặc điểm của hệ thống thoát nước thành phố và các điều kiện tự nhiên, xã hội khác nhau của đô thị

2.3.1.2 Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt

Nước thải là hệ đa phân tán thô bao gồm nước và các chất bẩn Các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt có nguồn gốc từ các hoạt động của con người Các chất bẩn với thành phần hữu cơ và vô cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng được, các chất hòa tan Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn chứa các vi sinh vật và

vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm

Chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50 – 60% tổng các chất gồm có:

- Chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, hoa, quả, giấy…

- Chất hữu cơ động vật: chất thải bài tiết của người và động vật, xác động vật…

Các chất hữu cơ trong nước thải theo đặc tính hóa học gồm chủ yếu là protein (chiếm 40 – 60%) hydrat cacbon (25 – 50%), các chất béo, dầu mỡ (10%) Urê cũng là chất hữu cơ quan trọng trong nước thải sinh hoạt

Bên cạnh các chất trên, trong nước thải còn có chứa chất liên kết hữu cơ hỗn hợp: các chất hoạt tính bề mặt mà điển hình là chất tẩy tổng hợp (Alkyl benzen sunfonat – ABS) rất khó xử lý bằng phương pháp sinh học và gây ra hiện tượng sủi bọt trong trạm xử lý nước thải chiếm 40 – 42% gồm chủ yếu: Cát, đất sét, các axit, bazơ

vô cơ, dầu thoáng…

Đối với nước thải ra từ các nhà vệ sinh công cộng cũng như từ hộ dân sẽ theo ống thoát nước qua bể tự hoại 3 ngăn Bể tự hoại là công trình đồng thời làm hai chức năng: lắng và phân hủy cặn lắng Cặn rắn được giữ lại trong bể từ 3 – 6 tháng, dưới ảnh hưởng của các vi sinh vật kị khí, các chất hữu cơ bị phân hủy, một phần tạo thành các chất khí và một phần tạo thành các chất vô cơ hòa tan Nước thải lắng trong bể với thời gian thích hợp sẽ đảm bảo hiệu xuất xử lý cao Tuy nhiên, nước sau khi qua bể tự hoại không đạt tiêu chuẩn thải, do đó nước thải sau khi qua bể tự hoại 3 ngăn được xả vào hệ thống cống thải chung của khu dân cư Hệ thống cống thải này sẽ được dẫn đến

hệ thống xử lý nước thải tập trung, xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

Chất lượng nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý thông qua 1 số chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng như sau:

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng nước sinh hoạt chưa xử lý:

2.3.1.3 Tác hại môi trường

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước thải gây ra

COD, BOD: Sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận, gây ra điều kiện yếm khí sinh ra các sản phẩm như

H2S, NH3, CH4… làm nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường

SS: Lắng đọng ở nguồn tiếp nhận, gây ra điều kiện yếm khí

Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng tới đời sống của thủy sinh vật nước

Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da…

Nitơ, Photpho: Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ trong nước quá cao dẫn tới hiện tượng phú dưỡng hóa (sự phát triển bùn phát của các sinh vật tảo làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây nghẹt thở và tử vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá trình hô hấp tảo thải ra)

Màu: yếu tố mỹ quan, nếu ô nhiễm xảy ra, màu nước gây mất mỹ quan

Dầu mỡ: Gây mùi, ngăn cản quá trình hòa tan oxy vào nước

2.3.1.4 Bảo vệ nguồn nước khỏi ô nhiễm do nước thải sinh hoạt

Nguồn nước mặt sông hồ, kênh rạch, sông suối, biển… nơi tiếp nhận nước thải

từ khu dân cư, đô thị, khu công nghiệp hay các xí nghiệp, công nghiệp Một số nguồn nước trong đó là nguồn nước ngọt quý giá, sống còn của đất nước, nếu để bị ô nhiễm

do nước thải thì chúng ta phải trả giá đắt và hậu quả khó lường hết Vì vậy nguồn nước phải được bảo vệ khỏi sự ô nhiễm do nước thải

Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa qua xử

lý xả vào nguồn nước gây biến đổi tính chất hóa lý và sinh học nguồn nước Sự có mặt của chất độc hại thải vào nguồn nước sẽ làm phá vỡ cân bằng sinh học tự nhiên của nguồn nước Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào khả nguồn nước và làm kiềm hãm quá trình tự làm sạch của năng xáo trộn và pha loãng của nước thải với

nguồn Sự có mặt của các vi sinh vật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe dọa tính

an toàn vệ sinh nguồn nước

Biện pháp an toàn nhất để bảo vệ nguồn nước thải là:

- Hạn chế nước thải xả vào nguồn nước

- Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo quy định bằng cách áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn thải ra nguồn nước Ngoài

ra, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải trong chu trình khép kín có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

2.3.2 Nước thải sinh hoạt khu dân cư Bình Hưng

Hầu hết các loại nước thải sinh hoạt trong khu dân cư Bình Hưng đều chứa các chất ô nhiễm là chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, chất dinh dưỡng Nitơ và Photpho, vi sinh vật gây bệnh…Về mặt lí thuyết nước thải sinh hoạt khu dân cư Phong Phú và Bình Hưng có thành phần gần giống với nhau

Bảng 2.2: Thông số mức độ ô nhiễm nước sinh hoạt KDC Phong Phú, xã Bình Hưng

CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY

3.2 SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ

NƯỚC THẢI

3.3 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ TRONG THỰC TẾ

3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN NAY

Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt có thể chia ra làm 2 nhóm: nhóm các phương pháp thu hồi và các phương pháp phân hủy Đa số các phương pháp hóa lý được dùng để thu hồi các chất quý trong nước thải và thuộc các phương pháp thu hồi Còn các phương pháp hóa học và sinh học thuộc nhóm các phương pháp phân hủy Gọi là phân hủy bởi vì các chất bẩn trong nước thải sẽ bị phân hủy chủ yếu theo các phản ứng oxy hóa và một ít theo phản ứng khử Các sản phẩm tạo thành sau khi phân hủy sẽ bị loại khỏi nước thải ở dạng khí, cặn lắng hoặc còn lại trong nước nhưng không độc

3.1.1 Xử lý bằng phương pháp cơ học

Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, người ta sử dụng các quá trình thủy

cơ Việc lựa chọn phương pháp xử lý tùy thuộc vào:

Quá trình xử lý cơ học hay còn gọi là quá trình tiền xử lý thường được áp dụng

ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý Tùy vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết mà người ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường và lọc

Phương pháp này tương đối đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả xử lý chất lơ lửng tốt nên thường được áp dụng rộng rãi

Các công trình thường được sử dụng chủ yếu như: Song/ lưới chắn rác, Thiết bị nghiền rác, Bể điều hòa, Khuấy trộn, Lắng, Lắng cao tốc, Tuyển nổi, Lọc, Hòa tan khí, Bay hơi và tách khí

Bảng 3.1: Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải

(1) Song chắn rác Tách các chất rắn có kích thước lớn hay nhỏ

(2) Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn và đồng

nhất

(3) Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng, tải trọng BOD và SS

(4) Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất hay khí vào trong nước thải nhưng vẫn

giữ cặn ở trạng thái lơ lửng

(5) Lắng Tạo các hạt cặn nhỏ thành các hạt có kích thước lớn hơn để

tách cặn bằng lắng trọng lực và nén bùn

(6) Tuyển nổi Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp

xỉ tỷ trọng nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học

(7) Lọc Tách các hạt lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hóa học

(8) Vận chuyển khí Bổ sung hoặc tách khí

(9) Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi ra khỏi nước thải

Song chắn rác, lưới lọc:

Song chắn rác, lưới lọc dùng để giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi như giấy, rau cỏ, rác… được gọi chung là rác Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân hủy cặn

Trong những năm gần đây, người ta sử dụng rất phổ biến loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác đối với những trạm công suất xử lý vừa và nhỏ

Hình 3.1: Sơ đồ phân loại song chắn rác

Đai Các loại song chắn rác

(a) Sơ đồ hoạt động của bể lắng cát thôngthường

thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng

Hình 3.2: Các d ạng bể lắng cát

Bể lắng:

Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải Chất lơ lửng nặng sẽ từ từ lắng xuống đáy, các chất lơ lửng nhẹ sẽ nổi lên bề mặt Cặn lắng và bọt nổi nhờ các thiết bị cơ học thu gom và vận chuyển lên công trình xử lý cặn

Bể lắng ly tâm:

Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng, đường kính bể từ 16 đến 40 m (có trưòng hợp tới 60m) ,chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đường kính bể Bể lắng ly

Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450 Đáy bể thường được thiết kế với độ dốc i = 0,02 – 0,05.Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên

Bể lắng ngang:

Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m Trong bể lắng nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo , vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể không được vượt quá 40 mm/s Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối

bể

Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng Chiều cao công tác của vùng lắng từ 2,7-3,8 m Vận tốc dòng chảy trong vùng công tác vào khoảng lớn hơn 0,7 mm/s Thời gian lắng thường từ 1-2 h

Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới Hiệu suất của bể lắng đứng thấp vào khoảng 45-48% Bể có diện tích xây dựng nhỏ, dễ xả bùn, cặn

Bể vớt dầu mỡ:

Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp) Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thường được thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt nổi

Hình 3.3: B ể vớt dầu

Bể lọc:

Bể lọc có tác dụng tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, công trình này được sử dụng chủ yếu do một số loại nước thải công nghiệp

Tóm lại, phương pháp xử lý nước thải bằng cơ học có thể loại bỏ khỏi nước thải được 60% các tạp chất không hòa tan và 20% BOD Hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 30 – 35% theo BOD bằng các phương pháp làm thoáng sơ bộ hoặc đông tụ sinh học Nếu điều kiện cho phép, thì sau khi xử lý cơ học nước thải được khử trùng và xả vào nguồn, nhưng thường thì xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ trước khi cho qua xử lý sinh học

3.1.2 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý

Chủ yếu dựa vào các đặc tính hóa học, các phản ứng hóa học để xử lý nước thải Mặc dù hiệu quả xử lý cao nhưng do chi phí xử lý tốn kém và đặc biệt là có khả năng tạo thành các sản phẩm phụ độc hại nên phương pháp này thường ít được sử dụng

Bảng 3.2: Áp dụng các quá trình hóa học trong xử lý nước thải

ở bể lắng bậc 1

Hấp phụ Tách chất hữu cơ không được xử lý bằng phương pháp hóa

học thông thường hoặc bằng phương pháp sinh học Khử trùng Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng BrCl2 Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng Ozone Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Khử trùng bằng tia UV Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh

Oxy hóa kh ử

Để làm sạch nước thải, có thể phân dạng các tác nhân oxy hóa như clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, permanganat kali, bicromat kali, peroxy hydro (H2O2) oxy của không khí, ozone, pyroluzit (MnO2) Quá trình oxy hóa sẽ chuyển các chất độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hại hơn

và tách khỏi nước Quá trình này tiêu tốn nhiều hóa chất nên thường chỉ sử dụng khi không thể xử lý bằng những phương pháp khác

Keo t ụ & tạo bông

Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước của hạt thường dao động trong khoảng 0,1 - 10µm Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách hạt Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ

số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do

lực hút VanderWaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự dính kết giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo đã

bị trung hòa điện tích có thể liên kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông

Những chất keo tụ thường dùng nhất là các muối sắt và muối nhôm như:

Al2(SO4)3, Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, Kal(SO4)2.12H2O,

NH4Al(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, Fe2(SO4)3.7H2O

H ấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan không xử lý được bằng các phương pháp khác Tùy theo bản chất, quá trình hấp phụ được phần loại thành hấp phụ lý học và hấp phụ hóa học

Hấp phụ lý học là quá trình hấp phụ xảy ra nhờ các lực liên kết vật lý giữa chất

bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ như lực liên kết VanderWaals Các hạt bị hấp phụ vật lý chuyển động tự do trên bề mặt chất hấp phụ và đây là quá trình hấp phụ đa lớp (hình thành nhiều lớp phân tử trên bề mặt chất hấp phụ)

Hấp phụ hóa học là quá trình hấp phụ trong đó có xảy ra phản ứng hóa học giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ Trong xử lý nước thải, quá trình hấp phụ thường là sự kết hợp của cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học

Khả năng hấp phụ của chất hấp phụ phụ thuộc vào:

- Diện tích bề mặt chất hấp phụ (m2

/g) Nồng độ của chất bị hấp phụ

- Vận tốc tương đối giữa hai pha

- Cơ chế hình thành liên kết: hóa học hoặc lý học

3.1.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là việc sử dụng khả năng sống và hoạt động của VSV để khoáng hóa các chất bẩn hữu cơ trong nước thải thành các chất

vô cơ, các chất khí đơn giản và nước Các VSV sử dụng một số hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận được các chất làm vật liệu xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên khối lượng sinh khối tăng lên

Phương pháp sinh học thường được sử dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải có chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ, keo Do vậy, phương pháp này thường được dùng sau khi loại bỏ tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải bằng các quá trình cơ học nói trên Đối với các chất vô cơ chứa trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử sulfide, muối amoni, nitrate tức là các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn sẽ là: khí CO2, N2, nước, ion sulfate, sinh khối… Cho đến nay, người ta đã biết nhiều loại VSV có thể phân hủy tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và rất nhiều chất hữu

cơ tổng hợp nhân tạo

Giải pháp xử lý bằng biện pháp sinh học có thể được xem là tốt nhất trong các phương pháp xử lý với các lý do sau:

- Chi phí thấp

- Có thể xử lý được độc tố

- Xử lý được N-NH3

- Tính ổn định cao

Điều kiện để xử lý bằng phương pháp sinh học

Nước thải phải thõa các điều kiện sau:

Không có chất độc làm chết hoặc ức chế hệ VSV trong nước thải Trong số các chất độc phải chú ý đến các kim loại nặng Theo mức độ độc hại của các kim loại, sắp xếp thứ tự là Sb>Ag>Cu>Hg>Co>Ni>Pb>Cr3+

>V>Cd>Zn>Fe Muối các kim loại này ảnh hưởng nhiều đến đời sống của các VSV, nếu quá nồng độ cho phép, các VSV không thể sinh trưởng được và có thể chết

Chất hữu cơ có trong nước thải phải là chất dinh dưỡng nguồn C và năng lượng cho VSV Các hợp chất hydratcacbon, protein, liquid hòa tan thường là chất dinh dưỡng, rất tốt cho VSV

Nước thải đưa vào xử lý sinh học có 2 thông số đặc trưng là BOD và COD Tỉ

số của 2 thông số này là COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5 thì mới có thể đưa vào

xử lý sinh học (hiếu khí) Nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó nếu có cenllulose, hemicenllulose, protein, tinh bột chưa tan thi phải qua xư lý sinh học kị khí

Nước thải khi đưa đến công trình xử lí sinh học cần thỏa:

- Có PH trong khoảng 6,5 – 8,5

- Nhiệt độ trong khoảng từ 10 – 400

C

- Tổng hàm lượng muối hòa tan không vượt quá 15g/l

Phân loại các phương pháp sinh học

Các quá trình xử lý sinh học được chia ra thành 5 nhóm chính:

Mỗi quá trình có thể phân chia ra phụ thuộc vào việc xử lý được thực hiện trong

hệ thống tăng trưởng lơ lửng (suspended-growth system) hay hệ thống tăng trưởng

growth system) hay hệ thống kết hợp

Phương pháp này còn được sử dụng nhiều do rẻ tiền và sản phẩm phụ của quá trình có thể tận dụng làm phân bón (bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lượng (khí metan)

3.1.4 Một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng biện pháp sinh học áp dụng hiện nay

3.1.4.1 Công trình xử lý nước sinh học kỵ khí

Quá trình xử lý dựa trên cơ sở phân hủy các chất hữu cơ giữ lại trong công trình nhờ sự lên men kỵ khí Đối với các công trình qui mô nhỏ và vừa người ta thường dùng công trình kết hợp giữa việc tách cặn lắng với sự phân hủy kỵ khí các chất hữu

cơ trong pha rắn và pha lỏng Các công trình thường được ứng dụng là: các loại bể tự hoại, giếng thấm…

và vận hành bể Qua thời gian từ 3-6 tháng, cặn lắng lên men yếm khí Quá trình lên men chủ yếu diễn ra trong giai đoạn đầu là lên men axit Các chất khí tạo nên trong quá trình phân giải (CH4, CO2, H2S…) nổi lên kéo theo các hạt cặn khác có thể làm cho nước thải nhiễm bẩn trở lại và tạo nên một lớp váng nổi trên mặt nước

Để dẫn nước thải vào và ra khỏi bể người ta phải nối ống bằng phụ kiện Tê với đường kính tối thiểu là 100mm với một đầu ống đặt dưới lớp màng nổi, đầu kia được

nhô lên phía trên để tiện việc kiểm tra, tẩy rửa và không cho lớp cặn nổi trong bể chảy

ra đường ống Cặn trong bể tự hoại được lấy theo định kì Mỗi lần lấy phải để lại khoảng 20% lượng cặn đã lên men lại trong bể để làm giống men cho bùn cặn tươi mới lắng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy cặn

Hình 3.4: Mô hình bể tự hoại

Gi ếng thấm:

Giếng thấm là công trình trong đó nước thải được xử lý bằng phương pháp lọc qua lớp cát, sỏi và oxy hóa kỵ khí các chất hữu cơ được hấp phụ trên lớp cát sỏi đó Nước thải sau khi xử lý được thấm vào đất Do thời gian nước lưu lại trong đất lâu nên các loại vi khuẩn gây bệnh bị tiêu diệt hầu hết

Để đảm bảo cho giếng hoạt động bình thường, nước thải phải được xử lý bằng phương pháp lắng trong bể tự hoại hoặc bể lắng hai vỏ

Giếng thấm cũng chỉ được sử dụng khi mực nước ngầm trong đất sâu hơn 1.5m

để đảm bảo được hiệu quả thấm lọc cũng như không gây ô nhiễm nước dưới đất

3.1.4.2 Công trình xử lý sinh học hiếu khí:

Quá trình xử lý nước thải dựa trên sự oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải nhờ oxy tự do hòa tan Các công trình xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên thường được tiến hành trong hồ (hồ hiếu khí, hồ kí khí) hoặc trong đất ngập nước.Tuy nhiên, các công trình này cần có diện tích mặt bằng lớn nên thường không

được áp dụng trong các trạm xử lý có mặt bằng giới hạn Để khắc phục tình trạng thiếu mặt bằng thì có các công trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo được dựa trên nguyên tắc hoạt động của bùn hoạt tính hoặc quá trình màng sinh vật Các công trình thường dùng: bể aerotank, kênh oxy hóa, bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học

B ể Aerotank:

Bể Aerotank là loại bể sử dụng phương pháp bùn hoạt tính

Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aerotank Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các hợp chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các hạt cặn bông Các hạt này to dần và lơ lửng trong nước Chính vì vậy, xử lý nước thải Aerotank được gọi là quá trình xử lý sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật Các bông cặn này cũng chính là bông bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn màu nâu sẫm, chứa các hợp chất hữu cơ hấp phụ từ nước thải và là nơi cư trú cho các vi khuẩn cùng các vi sinh vật bậc thấp khác sống và phát triển Trong nước thải có các hợp chất hữu cơ hòa tan – loại chất dễ bị sinh vật phân hủy nhất Ngoài ra còn có loại hợp chất hữu cơ khó bị phân hủy hoặc loại hợp chất chưa hòa tan hay khó hòa tan ở dạng keo – các dạng hợp chất này có cấu trúc phức tạp cần được vi khuẩn tiết ra enzim ngoại bào, phân hủy thành những chất đơn giản hơn rồi sẽ thẩm thấu qua màng tế bào và bị oxy hóa tiếp thành sản phẩm cung cấp vật liệu cho tế bào hoặc sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước Các hợp chất hữu cơ ở dạng hòa keo hoặc ở dạng các chất lơ lửng khó hòa tan là các hợp chất bị oxy hóa bằng vi sinh vật khó khăn hoặc xảy ra chậm hơn

Hiệu quả làm sạch của bể Aerotank phụ thuộc vào: đặc tính thủy lực của bể hay còn gọi là hệ số sử dụng thể tích của bể, phương pháp nạp chất nền vào bể và thu hỗn hợp bùn hoạt tính ra khỏi bể, kiểu dáng và đặc trưng của thiết bị làm thoáng nên khi thiết kế phải kể đến ảnh hưởng trên để chọn kiểu dáng và kích thước bể cho phù hợp

Các loại bể Aerotank truyền thống thường có hiệu suất xử lý cao.Tuy nhiên trong quá trình hoạt động của bể cần thêm các bể lắng I (loại bớt chất bẩn trước khi vào bể) và lắng II (lắng cặn, bùn hoạt tính) Trong điều kiện hiện nay, diện tích đất càng ngày càng hẹp Vì thế càng giảm được thiết bị hay công trình xử lý là càng tốt

Để khắc phục tình trạng trên thì có các bể đáp ứng được nhu cầu trên: Aerotank hoạt động từng mẻ, bể Unitank

Hình 3.5: Bể Aerotank

Công ngh ệ Unitank:

Unitank là công nghệ hiếu khí xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, quá trình xử

lý liên tục và hoạt động theo chu kì Nhờ quá trình điều khiển linh hoạt cho phép thiết lập chế độ xử lý phù hợp với nước thải đầu vào cũng như mở rộng chức năng loại bỏ Photpho và Nitơ khi cần thiết Việc thiết kế hệ thống Unitank dựa trên một loạt các nguyên tắc và qui luật riêng, khác với các hệ thống xử lý nước thải bùn hoạt tính truyền thống

Về cấu trúc, Unitank là một khối bể hình chữ nhật được chia làm 3 khoang thông nhau qua bức tường chung Hai khoang ngoài có thêm hệ thống máng răng cưa nhằm thực hiện hai chức năng: vừa là bể sục khí để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu

cơ gây bẩn, vừa là bể lắng II tách bùn ra khỏi nước đã xử lý Hệ thống đường ống đưa nước thải vào Unitank được thiết kế để đưa nước thải vào từng khoang tùy theo từng pha Nước thải sau xử lý theo máng răng cưa ra ngoài bể chứa nước sạch, bùn sinh học

dư cũng được đưa ra khỏi hệ thống Unitank từ hai khoang ngoài Cũng giống như hệ thống xử lý sinh học khác, Unitank xử lý nước thải với dòng vào và dòng ra theo chu

kì, mỗi chu kì gồm hai pha chính và hai pha phụ Thời gian của pha chính là ba giờ và thời gian của pha phụ là một giờ (có thể điều chỉnh được) Thời gian của pha chính và

pha phụ được tính toán và chương trình hóa dựa vào lưu lượng, tính chất nước thải đầu vào và tiêu chuẩn chất lượng nước thải xử lý đầu ra

Toàn bộ hệ thống Unitank được điều khiển tự động bởi bộ PLC đã được máy tính lập trình sẵn theo tính chất đặc trưng của nước thải và theo số liệu thực nghiệm Chu trình Unitank hoạt động như sau: gồm hai pha chính và hai pha phụ

Hình 3.6: Sơ đồ hoạt động các pha của bể Unitank

3.1.4.3 Bể lọc sinh học hiếu khí

Bể lọc sinh học hiếu khí hoạt động dựa vào sự sinh trưởng dính bám của vi sinh vật Bể lọc sinh học ( hay còn gọi là bể biophin) thường phân biệt làm hai loại: bể biophin với lớp vật liệu lọc không ngập nước ( bể biophin nhỏ giọt, bể biophin cao tải)

và bể biophin với lớp vật liệu lọc ngập trong nước

B ể biophin nhỏ giọt:

Bể biophin nhỏ giọt dùng để xử lý sinh học nước thải hoàn toàn với hàm lượng nước sau khi xử lý đạt tới 15mg/l (hiệu suất xử lí có thể là 90% và có thể cao hơn nữa)

Trong bể lọc, các lớp vật liệu có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích lớn nhất trong điều kiện có thể Nước thải được hệ thống phân phối phun thành giọt đều khắp trên bề mặt lớp vật liệu Nước sau khi chạm lớp vật liệu chia thành các hạt nhỏ chảy thành màng mỏng qua khe lớp vật liệu đi xuống dưới Trong thời gian chảy như vậy nước thải tiếp xúc với lớp màng nhầy do gelatin do vi sinh vật

tiết ra bám quanh vật liệu lọc Sau một thời gian màng nhầy gelatin tăng lên ngăn cản oxy của không khí không vào trong lớp màng nhầy được Do không có oxy, tại lớp trong của màng nhầy sát với bề mặt cứng của vật liệu lọc, vi khuẩn yếm khí phát triển tạo ra sản phẩm phân hủy yếm khí cuối cùng là khí Metan và CO2 làm tróc lớp màng

ra khỏi vật cứng rồi bị nước cuốn xuống phía dưới Trên mặt vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới, hiện tượng này được lặp đi lặp lại tuần hoàn và nước thải làm sạch BOD và chất dinh dưỡng

Để tránh hiện tượng tắc nghẽn trong hệ thống phun, trong khe rỗng lớp vật liệu , trước bể lọc phải thiết kế song chắn rác, lưới chắn, lắng đợt I Nước sau bể lọc có nhiều bùn lơ lửng do các màng sinh học tróc ra nên phải xử lý tiếp bằng lắng II Yêu cầu chất lượng nước thải trước khi vào bể biophin là hàm lượng BOD5 không quá 220mg/l ( TCXD-7957:2008) và hàm lượng chất lơ lửng cũng không quá 150mg/l Vì cần có các công trình trước đó nhằm làm giảm lượng chất bẩn để biophin làm việc có

hiệu quả

Vật liệu lọc tốt nhất là vật liệu có diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích lớn, độ bền cao theo thời gian, giá rẻ và không bị tắc nghẽn Có thể chọn vật liệu lọc là than đá cục, đá cục, cuội sỏi lớn, đá ong có kích thước trung bình 60-100mm Nếu kích thước vật liệu nhỏ sẽ giảm độ rỗng gây tắc nghẽn cục bộ Nếu kích thước vật liệu lớn thì diện tích mặt tiếp xúc bị giảm nhiều, làm giảm hiệu suất xử lý Chiều cao lớp vật liệu khoảng 1.5-2.5mm Ngày nay, lớp vật liệu lọc thông thường được thay bằng những tấm nhựa đúc lượn sóng, gấp nếp và các dạng khác nhau của quả cầu nhựa Các loại này có đặc điểm là nhẹ, dễ lắp đặt và tháo dỡ nên chiều cao bể tăng dẫn đến diện tích mặt bằng của bể lọc

Bể thường được sử dụng trong trường hợp lưu lượng nước thải không lớn, từ 20-1000m3/ ngày

Hình 3.7: Bể lọc sinh học nhỏ giọt

B ể sinh học hiếu khí FBR:

Phạm vi áp dụng của bể là BOD5 vào không quá 500mg/l

Trong bể lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập nước, nước thải vào bể lọc sẽ được trộn đều với không khí cấp từ ngoài vào qua dàn ống phân phối Hỗn hợp khí- nước thải đi cùng chiều từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc Trong lớp vật liệu lọc xảy ra quá trình khử BOD5 và chuyển hóa NH4

lý

Nhằm tìm kiếm một loại vật liệu làm giá thể có thể khắc phục được những điểm yếu trên sơ dừa hay sợi nylon được đưa vào sử dụng

Giá thể là những sợi nylon, polypropylene bện với nhau và được giữ cố định 2 đầu Bể áp dụng quá trình xử lý sinh trưởng bám dính, các loài vi sinh vật sống bám dính lên giá thể tạo thành lớp màng vi sinh, lớp màng vi sinh này tập hợp thành quần thể sống trên đó Chất hữu cơ sẽ được xử lý bởi các vi sinh vật hiếu khí bám trên bề mặt giá thể với mật độ cao Quá trình xử lý sinh học với giá thể vật liệu Nylon, hay Polypropylene có hiệu quả xử lý rất cao

Hình 3.8: Vật liệu lọc sử dụng trong bể sinh học hiếu khí

Đĩa sinh học tiếp xúc quay:

Hình 3.9: Sơ đồ đĩa quay sinh học tiếp xúc

Đĩa sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng, bằng polystyren hoặc lyvinylclorua lắp trên một trục Các đĩa được đặt ngập trong nước một phần va quay

chậm Trong quá trình vận hành, vi sinh vật sinh trưởng, phát triển thành màng mỏng bám trên bề mặt đĩa

Khi đĩa quay, lớp màng sinh học tiếp xúc với nước thải và với khí quyển để hấp thụ oxy Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến sự vận chuyển oxy và đảm bảo vi sinh tồn tại trong điều kiện hiếu khí

Thứ 1: Sự xáo trộn hiệu quả làm duy trì độ đục của nước, ánh sáng không thể xâm nhập vào cột nước

Thứ 2: Thời gian lưu nước được kiểm soát ít hơn giá trị tối thiểu của thời gian lưu bùn, làm giảm sự phát triển của tảo

H ồ tùy tiện:

Hồ ổn định chất lượng nước thải trong đó tồn tại cả ba loại vi sinh vật hiếu khí,

kỵ khí và tùy nghi được gọi là hồ tùy tiện

Trong hồ tùy tiện tồn tại cả ba vùng: (1) Vùng bề mặt nơi vi sinh vật và tảo tồn tại mối quan hệ cộng sinh; (2) vùng đáy kỵ khí ở đó chất rắn tích lũy được phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật kỵ khí; (3) vùng trung gian một phần hiếu khí và một

phần kỵ khí, ở đó chất hữu cơ được phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí tùy tiện

Độ sâu hồ tùy tiện nằm trong khoảng 1,2-2,4 m và thời gian lưu nước từ 5-30

ngày

H ồ kỵ khí:

Hồ kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và hàm lượng cặn cao Độ sâu hồ kỵ khí phải lớn hơn 2,4 m và có thể đạt đến 9,1 m với thời gian lưu nước dao động trong khoảng 20-25 ngày Quá trình ổn định nước thải trong

hồ xảy ra dưới tác dụng kết hợp của quá trình kết tủa và quá trình chuyển hóa chất hữu

cơ thành CO2, CH4, các khí khác, các acid hữu cơ và tế bào mới Hiệu suất chuyển hóa BOD5 lên đến 70-85% Hồ kị khí làm giảm lượng N, P, K và các vi sinh vật gây bệnh bằng cách tạo ra bùn và giải phóng NH3 vào không khí Hồ kị khí có khả năng:

- Chuyển đổi vật chất từ dạng hòa tan thành dạng vật chất lắng đọng như bùn

đáy

- Hòa tan một số dạng hữu cơ khác

- Thúc đẩy quá trình phân hủy sinh học của các vật chất hữu cơ

- Chứa các vật chất không hòa tan và không phân hủy như bùn đáy

- Cho phép xử lý một phần dòng thải chảy qua

3.2 SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT ỨNG DỤNG TRONG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật tuân theo một quy luật nhất định, quy luật này được biểu diễn bằng đồ thị mà người ta gọi là đồ thị sinh trưởng hay đường cong sinh trưởng và trải qua 4 giai đoạn:

Hình 3.10: Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật

Giai đoạn thứ nhất: Hay còn gọi là pha lag – pha tiền phát Ở giai đoạn này chỉ xảy ra quá trình thích nghi với môi trường sống Kích thước các tế bào tăng dần do sự trao đổi chất với môi trường rất mạnh Thời gian pha này ngắn hay dài phụ thuộc rất

Giai đoạn thứ hai: Hay còn gọi là pha log Tốc độ sinh sản đạt cực đại, tế bào vừa sinh sản mạnh vừa tăng sinh khối Pha này được biểu hiện như một cấp số nhân,

nó tăng theo phương trình B1 = B0.2n

Trong pha này chất dinh dường giảm di rất nhanh do đồng hóa của vi sinh vật rất mạnh, sự tổng hợp enzym với số lượng và chất lượng rất cao

Giai đoạn thứ ba: Là giai đoạn cân bằng hay ổn định Trong pha này quần thể vi sinh vật ở trạng thái cân bằng động Tổng số tế bào mới sinh ra gần bằng tổng số tế bào chết đi Các chất dinh dưỡng trong môi trường giảm một cách rõ rệt Các chất tạo

ra do quá trình trao đổi chất được tích lũy trong môi trường rất lớn Sinh khối chung trong pha này đạt được là cao nhất

Giai đoạn thứ tư: Còn gọi là pha tử vong Trong pha này số lượng tế bào sinh ra

và tế bào chết đi không cân bằng Số lượng tế bào chết tăng rất nhanh

Trong 4 pha trên, khi dùng vi sinh vật để xử lý nước thải thì pha mà ta mong muốn nhất đó là pha ổn định Ở pha thích nghi, giai đoạn thích nghi khả năng sử dụng chất dinh dưỡng trong môi trường nước thải của vi sinh vật là chưa cao, dẫn đến hiệu quả xử lý thấp Pha log với sự bùng nổ số lượng vi sinh vật cũng không tốt Còn pha chết, sự chết đi của vi sinh vật tạo ra một khối lượng bùn ảnh hưởng đến hiệu quả xử

lý nước thải

Vai trò của VSV trong xử lý nước thải là rất quan trọng vì vậy cần duy trì pha

ổn trong hệ thống xử lý nước thải để có thể đạt được hiệu quả xử lý nước thải cao nhất

3.3 CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ TRONG THỰC TẾ

3.3.1 Hệ thống xử lý nước thải công ty DONA – VICTOR

Công ty DONA – VICTOR nằm trên địa bàn tỉnh Bắc Sơn, huyện Thống Nhất, tỉnh Đồng Nai Công ty là doanh nghiệp sản xuất da giày phục vụ tiêu dùng trong nước

và xuất khẩu Lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình ngày là 300m3

Tính chất nước thải trước khi xử lý:

- BOD = 350mg/l

- COD = 700mg/l

- SS = 300mg/l

Số thiết bị FBR: 2 cái

Công suất thiết bị: 150m3/thiết bị ngày

Sơ đồ công nghệ của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của công ty thiết kế

Kết quả thu được:

- Nồng độ BOD sau xử lý < 30mg/l, hiệu quả xử lý 91%

- Nồng độ COD sau xử lý < 100mg/l hiệu quả xử lý 96%

- Nồng độ SS sau xử lý < 50mg/l hiệu quả xử lý đạt 83%

- Nước sau xử lý đạt loại B theo TCVN 5945 – 1995

Ưu điểm:

- Trong quá trình xử lý chất hữu cơ, Nitơ được khử bởi quá trình Nitrat hóa

Khuyết điểm:

- Chi phí năng lượng cao

- Dễ bị tắc do phát triển sinh khối

- Hiệu quả xử lý thấp hơn các dạng khác

- Tổn thất áp lực lớn

3.3.2 Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Khu dân cư Phước Thiền

Khu dân cư Phước Thiền nằm ở xã Phước Thiền, huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai với diện tích là 35ha và tổng số tiền đầu tư là 313.500.000.000 VNĐ

Sơ đồ công nghệ của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của công ty thiết kế